TN = N ×ηv ,

где: N – мощность двигателя тягача, кВт, N = 79,4кВт; v – рабочая скорость кулачкового катка, м/с, v =1,2 м/с; η – мощность двигателя тягача, кВт , η =0,85.

TN = 79,4 ×0,851,2 = 56,2 кН.

Сопротивление перемещению (W, кН) кулачкового катка по грунто-

вой поверхности определяется по формуле:

W= Q (μ+i), ,

где μ – коэффициент сопротивления перекатыванию катка по грунту при проходах, μ =0,15; i – уклон поверхности, i = 0 ‰; Q – сила тяжести тягача и кулачкового катка, Q = 100 + 90=190кН.

W = 190·0,15 = 28,5кН.

Условия для работы кулачкового катка выполнены так как TN >W.

Производительность прицепного кулачкового катка на послойном

уплотнении земляного полотна.

П =	3600(В -			0,2)×l ×kв		=	3600(1,6 -		0,2)×200 ×0,85		= 323 м2/ч
	æ l			ö		æ 200			ö
ç			+ tпов ÷		×n	ç			+10÷	×15
	è v			ø		è 1,2			ø

3.3.Вибрационные катки

Вибрационные машины применяются при уплотнении сыпучих -до рожно-строительных материалов (песка, гравия, щебня и их смесей, а так-

же цементобетонных и асфальтобетонных материалов).

Использование метода вибрации для уплотнения грунтов, основан-

ного на создании колебательных движений вместе с массой вибратора

(вальца или плиты) и частиц уплотняемого материала, находящихся в зоне его действия под влиянием инерционных сил. Величина этих сил пропор-

циональна массам частиц.

При интенсивном вибрировании грунта значительная часть его час-

84

тиц находится в состоянии относительных перемещений, что приводит к более плотной упаковке грунта.

Колебательные движения характеризуются амплитудами, скоростя-

ми, ускорениями и частотами. Данные параметры вибрационного уплотне-

ния грунтов учтены в конструкции виброкатков: – в мощности вибратора и

массе катка.

Эффективность уплотнения грунтов вибрационным методом зависит

от влажности грунта, которая должна быть (1,1...1,2)·W0 (W0 – оптимальная влажность, определенная методом стандартного уплотнения).

Сила тяжести виброкатка Q и возмущающая сила вибратораP, кото-

рая отрывает его от поверхности уплотняемого грунта, определяют ампли-

туду и характер колебаний. При некотором значении отношенияP/Q , ко-

торое называется критическим, происходит отрыв вибратора от поверхно-

сти грунта с последующим ударом. Такой метод уплотнения можно на-

звать вибротрамбующим, который включает колебательные движения час-

тиц грунта и возникающие дополнительно напряжения от удара вальца

(плиты). Современные виброкатки (плиты) для уплотнения несвязных ма-

териалов и асфальтобетона – вибротрамбующего действия, а для цементо-

бетона используют чисто вибрационные машины.

Вибрационные машины классифицируют навиброкатки и виброп-

литы.

По конструкции вальца различаютвиброкатки с гладкими вальца-

ми, кулачковые и решетчатые; по системе тяги – прицепные и самоходные;

по массе – легкие ( до 10 т с линейным давлением 400до...500

Н/см),тяжелые (10, 15 и 25 т с линейным давлением 500...600 и 1250 Н/см);

по числу вальцов – одно и двухвальцовые.

В городских условиях широко используют виброкатки небольшой массы (0,6...1,2 т) с амплитудой, развиваемой дебалансом возмущающей

85

силы, превышающей силу тяжести катка в4–5 раз, при этом частота коле-

баний составляет 50...55 Гц. Диаметр вальцов D небольшой – 40...60см,

ширина вальца – обычно в пределах (1,4...1,7)D , а просвет между вальца-

ми составляет (0,5...0,6)D, что позволяет вводить колебательные движения

вгрунт, расположенный между вальцами.

Внастоящее время широко применяют комбинированные вибраци-

онные катки с колесами на пневматических шинах с - шарнирно

сочлененной рамой.

Максимальная величина контактного давления виброкатка

smax	= 0,5×	qв × E0	,
		R

где: q – линейное давление, кН/см; E – модуль упругости грунта, кН/см2; R

– радиус вальца, м.

Линейное давление с учетом действия возмущающей силы q =kпр(P + Q)/b,

где: P – амплитудное значение возмущающей силы, кН; Q – сила тяжести виброкатка приходящая на валец, кН; b – ширина вальца, м; kпр – коэффи-

циент превышения, учитывающий соотношение P/Q (при P/Q =1, Kпр = 5;

при P/Q = 12, Kпр = 3; другие соотношения – пропорционально).

Практические рекомендации по выбору виброкатка:

диаметр вальца – не менее 1м; для тяжелых катков линейное давление–

600...700 Н/см, диаметр – 1,6...1,8 м, ширина – 1,1...1,8 от диаметра; отно-

сительную величину возмущающей силы следует принимать не меньше

3,5...4,0 от массы виброкатка.

Виброплиты классифицируют по массе на легкие (до 0,5 т), средние

(0,5...1,5 т) и тяжелые (более 1,5 т); по виброэлементу (дебалансу) – на-

правленного или ненаправленного действия. Центробежная сила Р0 (кН)

эксцентрика (дебаланса)

86

P0=m ω2 r,

где m – масса эксцентрика (дебаланса); ω – угловая скорость вращения эксцентрика; r – радиус вращения его центра тяжести эксцентрика.

Возмущающая сила P0 виброплиты соответствует проекции центро-

бежной силы Px и Py. Для вибраторов ненаправленного действия

Pх= P0 cos ωt; Py= P0 sin ωt.

Под действием силы Pх вибратор перемещается по поверхности, уп-

лотняемого слоя.

Для вибраторов направленного действияPх= 0; Py=2 P0 sin ωt, т. е.

амплитудное значение возмущающей силыPу равно удвоенной центро-

бежной силе P0.

Сопротивление перемещению вибрационной плиты по грунтовой поверхности (кН)

W= Q (μ+i),

где μ– коэффициент сопротивления площадки вибратора по грунту(μ =0,6...0,7); i – уклон поверхности, ‰; Q – сила тяжести вибратора, кН.

При выборе марки вибрационной плиты необходимо учитывать ми-

нимальные размеры площадки А или В, которые должны быть равны или в

2 раза больше толщины уплотняемого слоя h.

Масса вибрационной плитыM увязывается с площадью опорной площадки F через удельную массуm (кг/м2), которая должна быть не ме-

нее следующих значений:

Переувлажненные пески	300	...400
Песка оптимальной влажности	600...	1000
Супесчаные грунты оптимальной влажности	1500...	2000
Тяжелые супеси оптимальной влажности	1500...	2000

Масса вибрационных плит M = m F.

Продолжительность вибрационного уплотнения напрямую зависит от влажности грунта, которая составляет не менее оптимальной влажности

(1,1...1,2)·W0.

87